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电离层闪烁对北斗增强系统影响的建模研究刘思慧;刘钝【摘要】电离层闪烁严重影响了北斗及其增强系统的性能.为了评估电离层闪烁影响下北斗系统的可用性,需建立闪烁影响下的北斗及其增强系统性能模型,并进行仿真分析.文章系统地建立了电离层闪烁影响下的卫星导航接收机模型、用户定位算法和系统性能模型,利用电离层闪烁模型给出电离层闪烁分布,利用建立的北斗系统性能影响模型,实现对电离层闪烁影响下北斗增强系统性能的可用性分析.利用上述方法,仿真分析了中国中低纬地区强电离层闪烁影响下北斗增强系统的可用性.结果表明:电离层闪烁将引起用户接收机测量误差的增大,对于中国低纬地区而言,强电离层闪烁影响下,存在系统可用性低于95％的性能严重影响区域,北斗系统性能受影响区域与电离层强闪烁的发生区域具有密切关系.【期刊名称】《电波科学学报》【年(卷),期】2015(030)001【总页数】6页(P135-140)【关键词】电离层闪烁;北斗系统;增强系统;完好性;可用性【作者】刘思慧;刘钝【作者单位】国防科技大学电子科学与工程学院,湖南长沙410073;北京跟踪与通信技术研究所,北京100094;中国电波传播研究所,山东青岛266107【正文语种】中文【中图分类】TN958.93电离层闪烁是影响卫星导航系统定位性能的重要因素之一.电离层闪烁对卫星导航系统的影响包括三个方面：对接收机内部环路的影响，对接收机定位性能的影响，对卫星导航系统总体性能的影响.电离层闪烁可以造成接收机接收到的卫星信号载噪比的下降，从而影响接收机的环路跟踪精度，闪烁严重时会引起接收机环路的失锁.伪距测量误差的增大，以及卫星信号失锁引起的精度因子（Dilution of Precision，DOP）的增大，将影响用户的定位精度.接收机定位误差的增大将影响系统定位性能的实现，并进一步影响系统完好性、连续性和可用性的实现［1-3］. 由于电离层闪烁对全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）影响的复杂性，及电离层闪烁的时空变化特性，建立GNSS在电离层闪烁影响下的各种模型，通过仿真方法开展电离层闪烁对GNSS的影响研究是一种重要的手段.R.S.Conker，El-Arini，M.B.等人针对南美地区开展了电离层闪烁对广域增强系统（Wide Area Augmentation System，WAAS）的影响仿真分析研究［1］.国内研究人员也针对中国区域电离层闪烁对全球定位系统（Global Positioning System，GPS）的精度影响进行了仿真分析［2－3］.本文在上述工作基础上，进一步针对电离层闪烁对北斗系统及北斗区域增强系统的影响进行分析.首先建立了电离层闪烁影响下的接收机环路误差模型；在此基础上，建立了用户伪距测量误差模型和用户定位误差模型，并根据完好性和可用性定义建立相应的模型；利用电离层闪烁模型，给出电离层闪烁参量（闪烁指数S4）随时间、地理位置的变化分布，并利用建立的接收机和系统模型仿真分析电离层闪烁对北斗（BeiDou，BD）接收机及北斗区域增强系统（BD Augmentation System，BDAS）性能的影响；最后对电离层闪烁对北斗系统的影响进行总结.1.1 无电离层闪烁情况接收机跟踪环路误差模型BD接收机接收信号的载噪比C／N0可由如下模型描述：式中：C为接收机天线端接收到的最小信号强度，该值可通过北斗卫星导航系统的接口控制文件（Interface Control Document，ICD）［4］获得；B为实际测量值与ICD文件中规定的最小信号强度之间的差值，一般可取为3dB；Ga为天线增益；L为接收机接收通道处理中的信号损耗；N0为噪声功率；I为干扰功率，仿真中不考虑干扰的影响，即I＝0.BD接收机的载波跟踪环路（Phase Lock Loop，PLL）误差σ2φT和伪码跟踪环路（Delay Lock Loop，DLL）误差σ2τ分别为［1］：式中：Bn为PLL环路或DLL环路的带宽；η为接收机预检测积分时间；d为相关器间距；c／n0＝100.1C／N0.1.2 电离层闪烁情况下接收机跟踪环路误差模型1.2.1 载波环路误差模型1）电离层闪烁对接收机PLL的影响包括两个方面［1，5－6］：2）电离层幅度闪烁造成卫星信号载噪比下降，影响接收机载波环路的跟踪性能；电离层相位闪烁造成接收信号的相位抖动，这种抖动可看作一种相位噪声，引起接收机PLL的性能降低.相应的，电离层闪烁影响下的接收机载波环路误差可表示为式中：σ2φS为相位闪烁引起的环路误差；σ2φT为幅度闪烁引起的环路误差；σφ，osc为卫星／接收机频标引起的误差，一般取为0.1rad.1）电离层幅度闪烁影响电离层闪烁影响下，接收机接收的卫星信号为式中：A0，φ0为无闪烁影响时接收的信号幅度和相位；AS，φS分别为闪烁对信号幅度和相位的影响.闪烁影响下的信号载噪比则为幅度闪烁影响AS具有Nakagami-m分布p（AS），因此，幅度闪烁影响下的载波环路误差模型为对式（7）进一步推导化简，可得幅度闪烁影响下的载波环路跟踪误差［1］为S4为幅度闪烁指数.2）电离层相位闪烁影响相位闪烁引起的环路误差σ2φS可通过如下方法建模获得［5］式中：T为相位闪烁谱中1Hz处的谱强度；p为相位闪烁谱的谱指数；Sφp（f）为相位闪烁谱模型，根据Rino工作［7］，电离层相位闪烁谱｜1－H（f）｜2为接收机PLL环路传输函数为k为接收机PLL环路阶数，fn为环路自然频率.式（9）进一步推导化简［1］，得到相位闪烁影响下的载波环路跟踪误差：1.2.2 码环路误差模型电离层闪烁对接收机码跟踪环路的影响主要是由于电离层幅度闪烁造成的卫星信号载噪比下降，影响环路的跟踪性能.参照电离层幅度闪烁对载波环路影响模型的建立方法，可以建立幅度闪烁影响下的码环路误差模型，有式中：S4和η的定义如前；Bn此时为DLL环路带宽.进一步地可以由DLL的误差στ获得以米为单位的伪码测量误差：WB1I＝146.526m为B1频段I支路信号的码元长度.2.1 用户测量伪距精度伪距测量精度采用以下模型估计获得［9－10］：式中：σ2Eph为与星历有关的误差；σ2Ion为BDAS电离层网格修正模型的残差估计；σ2Rvr为接收机测量误差，利用电离层闪烁参量，结合1.2节中的接收机环路模型，可以获得接收机在电离层闪烁情况下的测量误差，σ2Mul为多径误差，σ2Trop为对流层残差；E为卫星观测仰角；F为电离层倾斜转换因子，且有RE和h分别为地球半径和电离层球壳模型的高度（一般取为350km）.2.2 用户定位结果精度用户定位测量的误差方程为用户定位解算采用最小二乘方法获得，解得的定位结果，及定位解的精度估计为［3］：式中：L为观测向量；V为残差向量；X为待求解的未知数；G为状态矩阵，与用户位置和卫星位置有关.W为加权矩阵，可利用式（15）中对每颗观测卫星的伪距测量精度估计获得.2.3 系统完好性性能GNSS增强系统中，通过保护门限（VPL／HPL）与报警门限（VAL／HAL）实现对定位服务可用性的检测.航空应用中，区域增强系统要求在任何时间和地点，定位结果的保护门限应满足［9］：式中：σvert为用户位置误差标准方差在垂直方向上的分量；KV，KH为比例因子，VPL／HPL为垂直／水平保护门限；VAL／HAL为垂直报警门限.对于不同应用（如I类精密进近，二类带垂直引导的进近APV-II，一类带垂直引导的进近APV-I），相应的VAL和HAL参见文献［11］.2.4 系统可用性性能GNSS系统可用性一般是指系统提供可用的导航服务时间的百分比［9，11］.根据上述定义，系统可用性模型采用以下形式建立：即系统可用性为所有满足VPL≤VAL和HPL≤HAL的时间与系统总服务时间的比值.3.1 对BD接收机影响的仿真分析利用1.2节建立的模型，可以获得不同闪烁强度下接收机的跟踪误差.其中，谱强度T和谱指数p通过实测电离层闪烁数据分析获得［7］.仿真中，k取为3，fn取为1.9Hz.PLL环路和DLL环路带宽分别取10Hz和0.1Hz作为典型值.对于BD接收机而言，预检测积分时间η一般为0.02s（BD导航电文的数据比特率为50bps），BDAS接收机为0.002s（BDAS播发信息的数据比特率为500 bps）［4］.图1和图2给出了典型的BD接收机和BDAS接收机在闪烁指数S4为0、0.3、0.6、0.705情况下仿真获得的接收机环路跟踪误差.从图中可以看到，随载噪比的降低和闪烁影响的增大，接收机环路跟踪误差增大.由于BDAS系统播发信息的数据比特率高于BD系统，BDAS接收机的预检测积分时间小于BD接收机的预检测积分时间，因此，BDAS接收机更容易受到电离层闪烁的影响.3.2 对BD区域增强系统性能影响的仿真分析针对APV-II／I应用，仿真分析存在强电离层闪烁情况下，BD区域增强系统用户垂直保护门限、系统可用性的分布.仿真中选定经度60°E～150°E，纬度－10°S～50°N范围的区域，按1°×1°网格进行划分，每个网格点作为已知用户.该区域包含了闪烁影响严重的我国南方低纬地区.太阳活动高年的春秋分及附近时期是强电离层闪烁的高发期，仿真中时间设定为2013年3月26日.电离层闪烁的影响从本地时日落后开始，可以一直持续到午夜以后，仿真中时间取为世界时（Universal Time，UT）10：00——21：00（对应当地时间（Local Time，LT）18：00至第二天5：00）.作为比较，同时仿真了没有电离层闪烁影响下的用户性能分布，仿真时间为2013年7月31日.电离层闪烁指数S4的分布利用全球电离层闪烁模型（Global Ionospheric Scintillation Model，GISM）给出.模型中，F10.7参数取为120，影响频率为1 561.098MHz（B1信号频率）.采用电离层球壳模型假设，用户可视卫星受闪烁影响的程度，由用户至卫星视线路径在电离层球壳穿刺点处的电离层闪烁情况确定. BDAS星历误差估计及σMul、σTrop的取值参考文献［2，9］.电离层网格模型利用欧洲定轨中心（Center for Orbit Determination in Europe，CODE）提供的电离层图来实现［12］.图3给出了没有电离层闪烁发生情况下，APVII用户的垂直保护门限分布，仿真时间设定为2013年7月31日UT15：30.可以看出，没有电离层闪烁发生时，仿真区域内的用户保护门限分布比较平均，一般在15m以内.这是由于BDAS在仿真区域具有较多的可视BD卫星，且仿真时间接近本地时间午夜，电离层延迟影响较小.图4 给出了电离层闪烁存在情况下，中国及周边区域闪烁指数S4的分布UT 2013-03-26 15：36.图5为电离层闪烁发生情况下，APV-II用户的垂直保护门限分布.与图3相比，可以看出：1）中纬地区用户的垂直保护门限没有明显变化.因为电离层闪烁主要发生在低纬地区，对中纬地区用户一般没有影响.因此，BDAS在中纬地区仍可以保持系统可用. 2）在低纬地区闪烁影响区域，存在两个系统APVII服务不可用区域.电离层闪烁影响期间，这两个区域内的用户定位保护门限超限，该区域内BDAS不能实现APV-II应用服务.产生该误差较大区域的原因在于：1）电离层闪烁引起用户接收机测量误差增大.在强电离层闪烁情况下，电离层闪烁可以造成接收机伪距跟踪测量误差增大，进而引起用户定位误差的增大（图2）. 2）电离层闪烁造成用户接收机跟踪卫星失锁.强电离层闪烁（理论上S4＞0.707）可以引起用户接收机的失锁［1］.从图4可以看出，闪烁指数大于0.7的强闪烁区存在，可导致多颗用户空间可视卫星失锁，严重影响定位用DOP值，引起用户定位误差增大.图6 给出了仿真时间段内BDAS APV-II应用服务的可用性分布.可以看出，在我国中纬地区及部分低纬地区，BDAS在电离层闪烁影响下，APVII应用的可用性可以达到95%.在低纬较大区域内，APV-II的可用性低于95%，但存在一条狭长的APV-II可用性较高的区域.这是由于电离层闪烁在电离层异常区（磁赤道南北15°附近区域）影响最为严重，而在磁赤道地区，影响相对较小［13］.低纬地区APV-II可用性较高的狭长区域和不可用区域大致对应于磁赤道地区和北电离层异常区.在东北和西北部分区域，BDAS的APV-II应用可用性较低.这是由于仿真中采用BD系统的真实星历计算空间可视卫星分布，上述两个区域内BD可用卫星的DOP值较大引起定位误差较大.分析并建立了电离层闪烁影响下卫星导航接收机的误差模型.利用电离层闪烁模型，结合接收机模型和卫星导航系统用户定位模型，可以实现电离层闪烁对卫星导航系统定位性能影响的仿真分析，研究评估电离层闪烁对用户定位性能的影响，及受影响的范围分布情况.电离层闪烁造成导航接收机跟踪环路的误差增大，影响接收机的伪距测量精度；电离层闪烁严重时，可以造成接收机的失锁，引起用户定位中DOP的增大.两种因素共同影响用户的定位精度.我国低纬地区的电离层闪烁可以引起用户较大的定位误差，尤其是在太阳活动高年，强电离层闪烁会引起一个区域内用户定位精度的严重降低.仿真分析表明，在受电离层闪烁影响严重的中国低纬地区，北斗及其增强系统性能明显降低，存在区域性的系统完好性、可用性性能降低区域.［1］ EL-ARINI M B，FERNOW J P，HSIAO T，et al.Modeling the Effect of Ionospheric Scintillation on SBAS Availability in the Western Hemisphere ［M］.McLean：The MITRE Corporation，2008.［2］刘钝，甄卫民，冯健，等.电离层闪烁对卫星导航系统性能影响的仿真分析［J］.全球定位系统，2011，36（1）：7-12.LIU Dun，ZHEN Weimin，FENG Jian，et al.Simulation of ionospheric scintillation effects on gnsspositioning performance［J］.GNSS World in China，2011，36（1）：7-12（in Chinese）［3］中国卫星导航系统管理办公室.北斗卫星导航系统空间信号接口控制文件（公开服务信号B1I，1.0版）［S］，2012.［4］ VAN DIERENDONCK A J.GPS Receivers，in Global Positioning Systems：Theory and Applications［M］.Washington D C：AIAA Inc，1996.［5］ HEGARTY C J.Analytical derivation of maximum tolerable in-band interference levels for aviation applications of GNSS［J］.Navigation，1997，44（1）：25-34.［6］ RINO C L.A power law phase screen model for ionospheric scintillation 1.weak scatter［J］.Radio Science，1979，14（6）：1135-1145.［7］ Arinc Research Corporation.ICD-GPS-200，Navaster GPS Segment／Navigation User Interfaces Specification［S］.El Segundo，1993.［8］ RTCA Special Committee 159.Minimum Operational Performance Standards for Airborne Equipment U-sing Global Positioning System／Wide Area Augmentation System，RTCA／DO-229Change 3［S］.Washington D C，1997.［9］ CONKER R S，EL-ARINI M B，HEGARTY C J，et al.Modeling the effects of ionospheric scintillation on GPS／SBAS availability［C］／／ION Annual Meeting，2000，563-576.［10］李跃，邱致和.导航与定位［M］.2版.北京：国防工业出版社，2008. ［11］SCHAER S.Mapping and Predicting the Earth’s I-onosphere Usingthe Global Positioning System［D］.Bern：University of Bern，1999. ［12］ SBAS Ionospheric Working Group.Effects of Ionospheric Scintillations on GNSS：A White Paper［M］.Stanford，2010.刘思慧（1983－），男，广西人，博士，国防科技大学博士后.主要研究方向为卫星导航系统总体设计和应用技术.刘钝（1973－），男，河北人，硕士，中国电子科技集团公司第二十二研究所高级工程师.主要研究方向为电波传播、卫星导航应用技术.。
第１９卷增刊２００４年１０月电波科学学报ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＲＡＤＩＯＳＣＩＥＮＣＥＶ０１．１９，Ｓｕｐ．Ｏｃｔｏｂｅｒ，２００４我国电离层闪烁初步观测结果陈丽甄卫民马宝田（中国电波传播研究所青岛分所，ｃｈｅｎｌｉ．ｑｄ＠１６３．ｃｏｒｎｃｒｉｒｐ—ｚｗｍ＠１６３．ｃｏｍ，山东青岛２６６０７１）摘要电离层闪烁观测是研究电离层闪烁现象及其效应的实验基础。
本文中利用自行研制的电离层闪烁监测仪，开展了在我国中低纬地区的闪烁观测，初步的结果表明电离层闪烁在中低纬地区发生频繁，且对ＵＨＦ频段通信卫星的影响十分严重。
关键词电离层闪烁，观更’通信影响１引言２电离层闪烁监测仪的简介电离层闪烁的效应之一是导致信号幅度的衰落，使信道的信噪比下降，误码率上升，严重时使卫星通信链路中断。
这种现象在低纬度地区的夜间尤为频繁，影响也最严重。
我国长江（上海、武汉、重庆）以南的低纬度地区，特别是台湾、福建、广东、广西、海南及南海地区都是电离层闪烁的高发区，对通信的影响也比较严重。
通过对ＵＨＦ频段用户的调研得知，信号在夜间经常出现干扰（特别是在南方地区）甚至出现信号中断的现象。
进行电离层闪烁的观测是研究电离层闪烁现象及其效应的实验基础。
我们利用自行研制的电离层闪烁监测仪，建立了覆盖我国中低纬重点地区的电离层闪烁监测网，开展了电离层闪烁的观测。
电离层闪烁监测仪分为Ｌ频段和ＵＨＦ频段电离层闪烁监测仪，都是由工控计算机、卫星信号采集测量单元、接收天线及运行于主机的监控软件组成，如图１。
Ｌ频段电离层闪烁监测仪监测ＧＰＳ卫星信号，ＵＨＦ频段电离层闪烁监测仪监测某ＵＨＦ频段卫星信号。
卫星信号监测仪以工控机为中心，卫星信号采集板以２０Ｈｚ的频率监测卫星信号强度的变化，并通过串行数据端口将实时测得的信号送至计算机，由实时监测软件求出信号的平均值、增强最大值、衰落最小值及闪烁指数，并完成相关的显示、存贮、回放、闪烁判别等功能。
仪器在使用中无需人工干预，全天候工作，具有全自动功能。
基于GPS电离层测量的SAR成像补偿技术吴学森;张发祥;王登亮;甄卫民【摘要】本文在总结电离层中信号传播时延特性的基础上,提出了一种使用基于GPS电离层测量总电子含量(TEC)改进SAR成像的方法.由模拟的低频SAR经过电离层后的成像情况证明,电离层的影响十分严重.当使用GPS测量的路径TEC进行校正后,可以重新得到比较理想的成像效果.【期刊名称】《全球定位系统》【年(卷),期】2017(042)002【总页数】4页(P37-39,49)【关键词】电离层;SAR;TEC【作者】吴学森;张发祥;王登亮;甄卫民【作者单位】中国电波传播研究所,山东青岛266107;中国电波传播研究所,山东青岛266107;中国电波传播研究所,山东青岛266107;中国电波传播研究所,山东青岛266107【正文语种】中文【中图分类】P228.4星载合成孔径雷达(SAR)因其具有全天候、全天时工作能力,探测范围广,而极具民用和军用潜力,已成为目前发达国家民用和军用探测系统的重要组成之一。
目前世界上已经有多国研制出了工作在L、C、X等相对较高频段的SAR系统。
从20世纪90年代以来,由于高分辨宽带SAR、极化SAR、干涉SAR和P波段SAR等新体制SAR的出现,频率降低、带宽增大和用户对图像质量的要求不断提高,电离层影响问题尤其突出,对传统SAR理论和技术产生了冲击,成为当前电离层电波传播研究和雷达界关注的热点问题之一。
经过多种机载实验,低波段SAR(例如P波段)已经被证实具有不同于高频段SAR的特性[1]。
低波段信号具有穿透地表植被,甚至穿透地表土壤的能力。
由于电离层对低频信号的严重影响,星载低频SAR也将同样受到电离层的影响。
电离层是一种不均匀的色散介质。
电离层主要是由于太阳辐射将大气中的分子电离而形成的一层特殊大气层,他主要由带电粒子构成[2]。
电波在穿越电离层的过程中,传播速度会发生变化,不同频率的信号到达时间将发生不同情况的延迟[3]。
极区电离层闪烁特征初步分析冯健;甄卫民;吴振森;刘钝;Vincenzo Romano【期刊名称】《电波科学学报》【年(卷),期】2015(0)2【摘要】介绍了中国在极区的电离层闪烁观测研究工作,通过对Sodankyl(a)和Tromsφ两个观测站2004年3月至2008年9月期间的电离层闪烁观测数据的统计分析,给出了太阳活动低年该地区电离层闪烁的变化特征:随着太阳活动程度的降低,闪烁事件明显减少;由于极区与低纬地区电离层闪烁产生机制不同,极区闪烁形态主要表现为相位闪烁,幅度闪烁很少;极区闪烁不只是发生在地方时的晚上,白天也会有闪烁出现;并且,极区闪烁对季节没有明显的依赖关系,可发生在任何季节;但是,极区闪烁事件对地磁活动存在明显的响应.【总页数】6页(P232-236,256)【作者】冯健;甄卫民;吴振森;刘钝;Vincenzo Romano【作者单位】西安电子科技大学物理与光电工程学院,陕西西安710071;中国电波传播研究所,山东青岛266107;西安电子科技大学物理与光电工程学院,陕西西安710071;中国电波传播研究所,山东青岛266107;意大利地球物理与火山研究所,意大利罗马00143【正文语种】中文【中图分类】P352【相关文献】1.极区电离层GPS信号闪烁特征统计分析 [J], 马保科;常红芳;孙琳;郭欣兴2.极区电离层GPS信号闪烁特征统计分析 [J], 马保科;常红芳;孙琳;郭欣兴;3.极区电离层VHF波段振幅闪烁发生率的统计研究 [J], 郭汝佳;徐良4.极区电离层VHF波段振幅闪烁发生率的统计研究 [J], 郭汝佳;徐良;5.1Hz GNSS电离层相位闪烁因子提取及在北极区域的验证 [J], 赵东升;李旺;李宸栋;唐旭;张克非因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
磁赤道异常区电离层F区不均匀体发展过程中的闪烁谱研究甄卫民;龙其利
【期刊名称】《空间科学学报》
【年(卷),期】1995(015)002
【摘要】本文对我国磁赤道异常区海口站的夜间电离层不均匀体引起的闪烁进行了谱分析，并进行了理论模拟。
大部分闪烁出现在午夜前后且持续时间较长。
分析结果发现：这种持续时间较长的闪烁的末期和初期的闪烁谱结构有显著差异，末期闪烁谱高频段较初期要明显陆峭，即谱指数显著增大。
由此推测出不均匀体发展末期费涅耳尺度以下的不均匀体首先衰减消失，这与国外某些轨道卫星就地测量结果大致相符。
同时还从闪烁谱推测出不均匀体发展末期的漂
【总页数】5页(P143-147)
【作者】甄卫民;龙其利
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】P352
【相关文献】
1.赤道电离层F区底部准正弦型不均匀体引起闪烁的数值模拟 [J], 甄卫民;刘瑞源
2.电离层闪烁功率谱及不均匀体漂移速度反演 [J], 马保科;郭立新;胡红桥
3.磁赤道异常区的日食电离层效应 [J], 何友文;孙宏林;苗卫苏
4.非迁移潮作用下的电离层赤道异常区单峰现象及其经度分布 [J], 田耀宇; 郝永强; 张东和; 肖佐
5.东亚赤道异常区电离层CT诊断──实验及初步结果 [J], 徐继生;马淑英;阳其罕;田茂;霍泰山;叶公节;叶惠卿
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利用三站卫星闪烁数据测量电离层不均匀结构漂移速度
张艳磊;吴健;甄卫民;马宝田
【期刊名称】《地球物理学报》
【年(卷),期】2010(053)007
【摘要】本文介绍一种利用相邻多站卫星闪烁信号之间相关性测量电离层不均匀结构漂移速度的方法.实验分析结果表明秋分前后我国低纬(海口)地区电离层不均匀结构的漂移速度在50～110 m/s之间,方向为东向.地方时22:00之前漂移速度的值变化较大,之后相对比较稳定.对同一次电离层闪烁事件,取不同采样长度的数据进行处理,得到的漂移速度整体上的变化趋势基本一致.结果表明,该方法是一种有效可行的方法,时间分辨率可以达到1 min.
【总页数】5页(P1515-1519)
【作者】张艳磊;吴健;甄卫民;马宝田
【作者单位】中国电波传播研究所,电波环境特性及模化技术国家重点实验室,青岛,266107;中国电波传播研究所,电波环境特性及模化技术国家重点实验室,青岛,266107;中国电波传播研究所,电波环境特性及模化技术国家重点实验室,青岛,266107;中国电波传播研究所,电波环境特性及模化技术国家重点实验室,青岛,266107
【正文语种】中文
【中图分类】P352
【相关文献】
1.利用C频段卫星电视信号研究电离层闪烁 [J], 朱太平
2.电离层不规则结构的等效厚度和漂称速度对闪烁功率谱的影响 [J], 陈仲生;周勇
3.电离层闪烁功率谱及不均匀体漂移速度反演 [J], 马保科;郭立新;胡红桥
4.不均匀体漂移速度沿路径不均匀分布对穿越电离层电波的影响 [J], 周志安;黄天锡
5.利用风云二号卫星信号进行电离层闪烁监测的方法 [J], 单海滨;王劲松;张效信;张荣楷;徐杰;曹静;赵文化
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电离层多源数据同化方法研究欧明;甄卫民;徐继生;於晓;张风国;邓忠新【期刊名称】《电波科学学报》【年(卷),期】2015(0)1【摘要】多源数据同化是实现电离层天气现报和预报的重要途径.选择参数化电离层模型作为背景模型,基于地基全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)观测以及第二代气象/电离层气候卫星探测系统(Constellation Observing System for Meteorology Ionosphere and Climate 2,COSMIC 2)掩星测量,利用经验电离层模型NeQuick计算得到多源观测数据,结合水平和垂直方向分离的高斯型协方差矩阵及卡尔曼滤波方法实现了中国区域电离层多源数据同化反演.同化结果表明,多源数据同化方法能将观测资料有效地同化到背景模式中从而获得较好的同化结果.与背景模式相比,同化后得到的电离层总电子含量及电子密度误差均显著下降.【总页数】6页(P147-152)【作者】欧明;甄卫民;徐继生;於晓;张风国;邓忠新【作者单位】武汉大学电子信息学院,湖北武汉430079;中国电波传播研究所,山东青岛266107;中国电波传播研究所,山东青岛266107;武汉大学电子信息学院,湖北武汉430079;武汉大学电子信息学院,湖北武汉430079;中国电波传播研究所,山东青岛266107;中国电波传播研究所,山东青岛266107;中国电波传播研究所,山东青岛266107【正文语种】中文【中图分类】P352【相关文献】1.基于多源数据同化融合的尼洋河降水时空分布特征 [J], 孟庆博;刘艳丽;鞠琴;刘冀;关铁生;王国庆;金君良;贺瑞敏;刘翠善;鲍振鑫2.基于热层电离层耦合数据同化的热层参量估计 [J], 何建辉;乐新安3.基于多源数据同化融合的尼洋河降水时空分布特征 [J], 孟庆博;鲍振鑫;刘艳丽;鞠琴;刘冀;关铁生;王国庆;金君良;贺瑞敏;刘翠善4.多源观测在水文数据同化中的应用 [J], 杨楚慧;林琳;张秋汝;史良胜5.水文模型模拟预报的多源数据同化方法及应用研究进展 [J], 刘永伟;王文;刘元波;凌哲;刘庆因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
电离层闪烁对GNSS信号影响的相位屏仿真方法刘钝;於晓;冯健;甄卫民【期刊名称】《电波科学学报》【年(卷),期】2016(031)004【摘要】建立了利用相位屏模型实现的全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)闪烁仿真方法.仿真包括随机相位屏的产生和抛物波方程求解.相位屏产生中,通过将零均值的Gauss白噪声通过特定滤波器(根据闪烁功率谱密度函数设计)的方法产生二维随机相位分布;抛物波方程求解中,通过分步法求解抛物波方程获得接收机处的卫星信号复振幅.上述过程考虑了信号倾斜传播路径、不均匀体特征参量等因素,这些因素可由实测数据估计获得.利用中国低纬地区典型闪烁事件期间的GNSS观测数据提取闪烁相关参量,并用于闪烁仿真.从信号强度时间序列、幅度相位统计特性、谱特征等多个方面,对仿真和实测结果进行比较.结果表明,建立的GNSS信号闪烁仿真方法可以有效复现电离层闪烁影响下的GNSS信号,仿真信号符合理论变化规律,且与实测数据结果具有一致性.由此表明了建立的GNSS信号闪烁仿真方法的有效性.【总页数】7页(P632-638)【作者】刘钝;於晓;冯健;甄卫民【作者单位】中国电波传播研究所,青岛266107;中国电波传播研究所,青岛266107;中国电波传播研究所,青岛266107;中国电波传播研究所,青岛266107【正文语种】中文【中图分类】P228.4;P352【相关文献】1.电离层闪烁条件下GNSS信号质量对比 [J], 李娇;邹玉华2.电离层闪烁对GNSS接收机性能影响比较分析 [J], 李广;刘钝3.电离层闪烁对GNSS的影响 [J], 徐彬;刘钝4.电离层闪烁对全球导航卫星系统(GNSS)的定位影响分析 [J], 刘钝;冯健;邓忠新;甄卫民5.1Hz GNSS电离层相位闪烁因子提取及在北极区域的验证 [J], 赵东升;李旺;李宸栋;唐旭;张克非因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
电离层闪烁对GNSS的影响徐彬;刘钝【期刊名称】《全球定位系统》【年(卷),期】2011(36)3【摘要】电离层闪烁是影响卫星导航系统定位性能的重要因素之一。
电离层闪烁可造成GNSS载噪比降低，测量误差增大，载波周跳次数增多，电离层修正精度降低，定位用精度因子变大等影响。
中国南方区域是全球电离层闪烁多发区之一，电离层闪烁影响的时空范围和程度较大，是我国卫星导航应用应关注的问题。
针对电离层闪烁影响，提出了我国卫星导航系统应用中可行的针对性减缓措施。
%Ionospheric scintillation is one of the main threats to GNSS performance, ineluding the shading on carrier-noise ratio, degradation of measurement precision, more frequent cycle-slips, degradation of accuracy in ionospheric delay correction, and variation【总页数】5页(P5-8,17)【作者】徐彬;刘钝【作者单位】海军频谱管理办公室,北京100846;中国电波传播研究所,山东青岛266107【正文语种】中文【中图分类】P228.4【相关文献】1.电离层闪烁对GNSS信号影响的相位屏仿真方法 [J], 刘钝;於晓;冯健;甄卫民2.GNSS电离层TEC和闪烁接收机监测软件设计与实现 [J], 王丽芝3.电离层闪烁对GNSS接收机性能影响比较分析 [J], 李广;刘钝4.电离层闪烁对全球导航卫星系统(GNSS)的定位影响分析 [J], 刘钝;冯健;邓忠新;甄卫民5.1Hz GNSS电离层相位闪烁因子提取及在北极区域的验证 [J], 赵东升;李旺;李宸栋;唐旭;张克非因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
强弱起伏下电离层电波闪烁特性
马保科;常红芳;孙琳;郭欣兴
【期刊名称】《纺织高校基础科学学报》
【年(卷),期】2015(000)001
【摘要】基于随机媒质电波传播理论，采用Rytov近似和Markov过程近似，得到了强、弱起伏下，电离层电波传播的强度闪烁指数。
结合电离层电子密度不均匀体起伏的Shkarofsky 功率谱函数，对电离层强、弱起伏下的电波闪烁进行数值模拟和讨论。
结果表明，不同的电波频率，电离层电子密度不均匀体不同的厚度，电子密度不均匀体的内、外尺度，谱指数以及电子密度不同的起伏方差，均对电离层电波闪烁产生一定的影响。
【总页数】7页(P90-96)
【作者】马保科;常红芳;孙琳;郭欣兴
【作者单位】西安工程大学理学院，陕西西安710048;西安工程大学理学院，陕西西安710048;西安工程大学理学院，陕西西安710048;西安工程大学理学院，陕西西安710048
【正文语种】中文
【中图分类】TN012
【相关文献】
1.赤道地区L-波段电离层闪烁的形态特性 [J], 尚社平;史建魁;甄卫民;P.M.Kintner;郭兼善;罗熙贵;武顺智;陈丽
2.低纬度地区GPS电离层闪烁信号幅度衰减特性分析 [J], 祝雪芬;陈熙源;黄浩乾;陈建锋;徐斌铖
3.两个太阳活动周期的GPS电离层闪烁统计特性分析 [J], 田霞;张红波;盛冬生
4.基于 South Pole 站和 McMurdo 站的极区电离层闪烁统计特性 [J], 李鹏辉;胡红桥;方涵先;刘瑞源;杨升高
5.第24太阳活动周中国地区电离层闪烁统计特性研究 [J], 刘琨;盛冬生;孙树计;朱庆林;李静静
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基于COSMIC掩星观测的顶部电离层标高特征分析韩超;庞岗;靳睿敏;甄卫民;王丹丹;马雪纯;朱庆林;陈龙江;陈丽;白培瑞【期刊名称】《电波科学学报》【年(卷),期】2024(39)2【摘要】顶部电离层是指F2层电子密度最大值所在高度以上的电离层区域。
掩星观测能够提供地面到低轨卫星轨道高度处的整个电离层电子密度剖面,对于顶部电离层的研究具有重要作用。
标高是构建顶部以上电离层电子密度剖面模型的重要参数。
本文使用2007—2020年的气象、电离层和气候星座观测系统(Constellation Observing System for Meteorology,Ionosphere and Climate,COSMIC)掩星观测数据,提取有效电子密度剖面数据的顶部标高,分析了其随地方时、季节、经纬度和太阳活动水平的变化特性。
结果表明:顶部标高具有明显的日变化和季节变化规律,并且表现出强烈的太阳活动依赖性;顶部标高在纬度上的变化强烈依赖于地方时,同时在东西经向上表现出明显的波状结构,且这种经度波状结构在南北半球具有不同的形态;顶部标高在夏季半球具有显著的东西经向差异,南半球夏季更为明显。
【总页数】9页(P253-261)【作者】韩超;庞岗;靳睿敏;甄卫民;王丹丹;马雪纯;朱庆林;陈龙江;陈丽;白培瑞【作者单位】山东科技大学电子信息工程学院;中国电波传播研究所【正文语种】中文【中图分类】P352【相关文献】1.基于COSMIC掩星数据探测汶川Ms8.0地震震前电离层异常2.基于CHAMP、GRACE和COSMIC掩星数据的全球电离层hmF2建模研究3.基于COSMIC掩星数据的电离层分布特征及地震响应研究4.基于地基GNSS和COSMIC掩星数据吸收的三维电离层电子密度重构方法5.基于2007-2013年COSMIC掩星数据的电离层振幅闪烁研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
一种近实时全球电离层数据同化和预报系统的构建与实现欧明;陈龙江;甄卫民;朱庆林【期刊名称】《电波科学学报》【年(卷),期】2024(39)2【摘要】电离层天气变化正成为目前空间天气预报最重要的内容之一,建立一个可靠的、精确的电离层特征参量现报和预报系统对空间科学研究及军民用无线电信息系统保障均具有重要价值。
基于国际GNSS服务组织(International GNSS Service,IGS)的地基GNSS和全球电离层无线电观测站(Global Ionospheric Radio Observatory,GIRO)数字测高仪的实时数据,以国际参考电离层(International Reference Ionosphere,IRI)模型为背景模型,采用高斯-马尔可夫-限带卡尔曼滤波同化技术,结合超大规模矩阵稀疏存储与处理方法,在云计算平台上构建完成了近实时全球电离层数据同化和预报系统(near-Real-Time Global Ionospheric Data AssiMilation and forecasting system,RT-GIDAM)。
该系统具备了全球电离层TEC和电子密度的近实时(延时约5 min)、较高空间(5°×2.5°)和时间分辨率(15 min)的同化和预报功能,可为空间物理研究及相关无线电系统应用提供数据支撑。
【总页数】9页(P313-321)【作者】欧明;陈龙江;甄卫民;朱庆林【作者单位】中国电波传播研究所【正文语种】中文【中图分类】P352.7【相关文献】1.一种用于单片机开发系统的实时交换数据系统的软硬件实现2.基于Gauss-Markov卡尔曼滤波的电离层数值同化现报预报系统的构建——以中国及周边地区为例的观测系统模拟试验3.一种面向油气生产物联网实现实时数据库向关系数据库数据转换的方法和系统4.一种外接计算机实时数据通信与数据库管理系统的设计与实现5.基于多源数据和深度学习方法的全球实时电离层模型构建因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
集成电离层闪烁仿真的数字中频GPS信号模拟器设计验证王娜;寇艳红
【期刊名称】《导航定位学报》
【年(卷),期】2014(002)001
【摘要】电离层闪烁造成GPS接收机测距误差增大、以致强闪烁条件下的频繁周跳和卫星信号失锁,集成闪烁仿真功能的GPS信号模拟器能够为接收机抗闪烁算法研究和性能测试提供必要的信号源.首先设计了基于AJ-Stanford模型和Comell 模型的电离层闪烁仿真软件,可以灵活配置闪烁时间、数据更新周期以及各模型参数,从而得到闪烁影响下的GPS信号幅度衰落及相位波动序列；然后开发了集成电离层闪烁仿真功能的数字中频GPS信号模拟器,该模拟器作为抗闪烁研究平台工具,可以灵活调整闪烁卫星号、模型及相关参数、开始时间和持续时间；其设计正确性通过实验室自研的软件GPS接收机得到了验证.
【总页数】7页(P55-61)
【作者】王娜;寇艳红
【作者单位】北京航空航天大学电了信息工程学院,北京100191;北京航空航天大学电了信息工程学院,北京100191
【正文语种】中文
【中图分类】P228.1
【相关文献】
1.高动态GPS卫星信号模拟器电离层延迟误差模拟方法研究 [J], 赵军祥;常青;张其善;张军
2.基于GPS的广州地区电离层闪烁谱分析 [J], 范小邦;黄江;徐杰;邓柏昌;全宏俊
3.北驼峰区电离层GPS卫星闪烁事件时空特征及对通信的影响 [J], 黄林峰;田鹏举;赵凯;刘芸;杨娟;刘伟峰
4.低纬电离层闪烁对GPS观测值及其导航定位的影响 [J], 肖琴琴
5.基于FPGA技术的GPS卫星数字中频信号模拟器设计 [J], 石阳;刘光斌
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利用GPS进行电离层闪烁研究3陈 丽,冯 健,甄卫民(中国电波传播研究所,山东青岛266071) 摘 要:电离层闪烁观测是研究电离层闪烁现象及其效应的基础。
介绍了中国电波传播研究所利用GPS进行电离层闪烁研究的设备和监测网,并且给出了一些初步的结果。
关键词:GPS;电离层闪烁;不均匀体中图分类号:P228 文献标识码:A 文章编号:1008-9268(2006)05200092041 引 言由于太阳上剧烈的能量和物质喷发以及一定条件下大气层中出现的非线性不稳定性,电离层电子密度会出现快速、随机的起伏涨落变化,通常将其称为电离层不均匀体。
无线电穿越电离层不均匀体时,能导致接收点的信号的幅度、相位发生快速的起伏变化,将这种现象称为电离层闪烁。
电离层闪烁会导致地面接收到的信号信噪比降低,使信号捕获跟踪困难,从而降低卫星导航系统的定位精度。
电离层闪烁起伏的峰值在1dB到20多个dB范围内,持续时间从几分钟到数个小时。
另外,电离层闪烁还会影响卫星导航系统及其增强系统的安全性和可靠性。
因此,随着卫星导航系统Galileo计划的实施和GPS现代化的进行,使得人们更加关注对电离层闪烁的研究。
GPS的出现为电离层闪烁研究提供了一种新的有效手段。
24颗GPS卫星全天候地在天空运行,并向地面发射双频L波段信号,使得在全球范围内连续监测电离层不规则结构引起的电离层闪烁成为可能。
本文首先简要介绍了中国电波传播研究所研制的电离层闪烁监测设备和闪烁监测网,然后给出了利用监测网实现电离层闪烁研究的方法,最后给出了一些初步的分析结果。
2 电离层闪烁监测2.1 电离层闪烁监测仪中国电波传播研究所成功研制出了L波段GPS卫星信号电离层闪烁监测仪。
该监测仪以工控计算机为中心,卫星信号采集板以20Hz的采样频率可以同时采集12颗GPS卫星的信号强度、方位角和仰角等参数,一般无遮蔽条件下可同时跟踪锁定5至9颗卫星,这些卫星分布在天空的不同方位和不同仰角。
